JPH03213723A - 自動変速機の多板式クラッチ潤滑機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両に用いられる自動変速機の多板式クラッ
チ潤滑機構に関し、特に、湿式多板クラッチの保合過渡
期における冷却性能を向上しつつ、非係合時におけるド
ラグトルクの抑制を意図した自動変速機の多板式クラッ
チ潤滑機構に関する。

（従来の技術） エンジントルクを多板クラッチや遊星歯車等により増減
操作し、走行状態に応じた適正な駆動トルクに変換する
自動変速機では、一般に、その多板クラッチの保合過渡
期に摺動摩擦熱が発生する。

特に、高出力エンジンに適用する自動変速機にあっては
、伝達するトルク量が大きいためにその発生熱量も相当
に大きく、このため、自動変速機油を劣化させるなどの
各種不具合を招く要因となる。

第１８図は従来例を示す自動変速機の要部詳細図で、１
つの多板クラッチ（例としてロークラッチ）付近の要部
を示している。この図において、１０は湿式の多板クラ
ッチであり、多板クラッチ１０は、クラッチドラム１１
に係合する第１プレート群１２と、リングギア１３に係
合する第２プレート群１４とを有し、クラッチピストン
１５の作動により、両プレート群１２．１４を摩擦係合
し、クラッチドラム１１とリングギア１３間のトルク伝
達を許容する仕組みになっている。

多板クラッチｌＯの保合過渡期に発生する熱量Ｑは、伝
達トルクＴと滑り回転数Ｒの積（ＴｘＲ）に比例する。

したがって、大きなトルクを伝達する際の係合過渡期に
は、その発生熱量が無視できない程度に相当に大きくな
る。

そこで、第１７図の従来の自動変速機では、リングギア
１３に油孔１６を形成している。

こうすると、リングギア１３を含む遊星歯車の内部に侵
入した潤滑油が、遊星歯車の遠心力によって勢いよ（油
孔１６から噴出する作用が得られ、多板クラッチ１０を
冷却することができる。

冷却能力は、第１９図のグラフに示すように、供給する
潤滑油量が多いほど高いから、遊星歯車の遠心力が大き
い高回転時にその冷却効果を高めることができる。

（発明が解決しようとする課Ｂ） しかしながら、かかる従来の自動変速機の多板式クラッ
チ潤滑機構にあっては、油孔１６が常に開いたままであ
ったために、多板クラッチＩＯの非係合時における引き
ずりトルクを抑制するといった点で解決すべき課題があ
る。

すなわち、多板クラッチＩＯは自動変速機の変速動作に
伴って係合あるいは非保合となるが、非係合時にも油孔
１６を介して潤滑油を供給すると、第１プレート群１２
と第２プレート群１４との摩擦面間に潤滑油の粘性抵抗
が働き、これにより、引きずりトルク（ｄｒａｇ　ｔｏ
ｒｑｕｅニドラグトルク）が発生する。

し、かも、第２０図のグラフに供給潤滑油量とドラグト
ルクの関係を示すように、ドラグトルクは、油孔１６か
らの潤滑油が多いほど、すなわち、遊星歯車の遠心力が
大きい高回転時はど、大きくなる性質があり、したがっ
て、潤滑油量を増大して冷却効果を高めようとすると、
ドラグトルクも大きくなる不具合があった。

（発明の目的） 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
多板クラッチの保合過渡期のみに潤滑油を供給すること
により、冷却性能を維持しつつ、ドラグトルクを抑制す
ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１は、所定の軸回りに回転するクラッチ
ドラムと、該ドラム内面に係合するとともに、前記軸方
向に移動可能な第１プレート群と、該第１プレート群の
プレート各間に介在する第２プレート群と、該第２プレ
ート群を前記軸方向への移動を許容して支持する支持部
材と、を備え、前記支持部材に少なくともひとつの潤滑
油噴出口を形成し、前記第２プレート群の移動に伴って
、該噴出口を開閉可能に構成したことを特徴とし、また
、本発明の請求項２は、−刃側面に油圧室を画成すると
ともに、他方側面に湿式多板クラッチを配置するクラッ
チピストンを備え、該クラッチピストンの一方側面から
他方側面へ連通する油路を形成するとともに、油圧室内
の圧力が上昇すると該油路を閉鎖する閉鎖手段を設けた
ことを特徴とし、 また、本発明の請求項３は、湿式多板クラッチを臨む潤
滑油吐出ポートと、該吐出ポートと潤滑油供給源との間
に介在する電磁遮断弁と、多板クラッチの摩擦係合過渡
期に電磁遮断弁を作動させる制御手段と、を備えたこと
を特徴としている。

（作用） 本発明の請求項１では、第２のプレート群の移動に伴っ
て噴出口が開閉操作される。したがって、非保合時の第
２のプレート群の位置で噴出口を閉鎖できるようにして
おけば、保合時には噴出口が開くので、保合時の冷却効
果と非保合時のドラグトルク抑制効果との両立が図られ
る。

また、本発明の請求項２では、多板クラッチを係合させ
るために、油圧室の圧力をゼロから上昇させていくと、
その上昇過渡期に油路を介して多板クラッチに潤滑油が
供給され、所定圧力に到達すると該供給が絶たれる作用
が得られる。したがって、非係合時には油圧室の圧力が
ゼロであるから非保合時のドラグトルクの発生が回避さ
れる一方、保合過渡期には潤滑油を供給して充分な冷却
効果が得られる。

また、本発明の請求項３では、多板クラッチの係合過渡
期のみ電磁遮断弁が開かれ、発熱が問題となる適当な時
期だけに潤滑油が供給される。したがって、冷却効果を
維持しつつ、非係合時のドラグトルク抑制が図られる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明の第１実施例を示す図であり、請求
項１に係る自動変速機の多板式クラッチ潤滑機構の実施
例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図において、２０はサンギ
ア２１、リングギア２２およびピニオンギア２３などを
含む遊星歯車、２４は軸内に潤滑油路２５を形成するイ
ンプットシャフト、２６はアウトプットシャフト、２７
は自動変速機のケース、２８はクラッチ作動油が適宜入
力する作動油入力ポート、２９は所定の軸（Ｌ）回りに
回転するクラッチドラム、３０はクラッチピストン、３
１はクラッチピストン３０を初期位置（図示位置）に付
勢するリターンスプリング、３２は多板クラッチである
。

多板クラッチ３２は、例えばロークラッチとして働き、
第１プレート群３３（ドリブンプレートともいう）、第
２プレート群３４（ドライブプレートともいう）および
リテーニングプレート３５を含んで構成し、第１プレー
ト群３３を軸り方向移動可能にクラッチドラム２９に係
合するとともに、第２プレート群３４を軸り方向移動可
能にリングギア２２に係合する。上記リングギア２２は
、第２プレート群３４を前記軸り方向への移動を許容し
て支持する支持部材として機能する。

これら第１プレート群３３および第２プレート群３４は
、■フランチピストン３０が初期位置にあるとき、リテ
ーニングプレート３５の弾発力によって図示の位置にあ
り、一方、■作動油入力ポート２８から油圧室Ｐに作動
油が導入されてクラッチピストン３０がリターンスプリ
ング３１の付勢力に抗して軸り方向に移動すると、リテ
ーニングプレート３５を圧縮変形させつつ移動し、お互
いに摩擦係合するようになっている。。

３６〜３９はリングギア２２に形成された例えば円筒状
の連通路３６〜３９であり、連通路３６〜３９の一端側
聞ロ３６ａ〜３９ａをリングギア２２のギア面に形成し
、他端側開口３６ｂ〜３９ｂを遊星歯車２０の内部に指
向させる。ここで、連通路３６〜３９の一端側開ロ３６
ａ〜３９ａは潤滑油噴出口として機能し、その位置（１
）および開口径（ＩＩ）は、 （１）第２プレート群３４の位置が上記■の場合に、こ
の第２プレート群３４の各プレート端と一致する位置に
配置し、 （ｎ）第２プレート群３４の各プレート端の厚さｄより
も僅かに小さい開口径Ｄ（ｄ≧Ｄ）に設定する。

次に、作用を説明する。

（ａ）多板クラッチ３２の係合を要する変速状態の場合
には、図外のバルブを開いて作動油入力ポート２８から
油圧室Ｐへと作動油を導入すると、油圧室Ｐの圧力が上
昇し、ピストン押圧力がリターンスプリング３１の付勢
力を越えると、クラッチピストン３０が移動をはじめる
。そして、このクラッチピストン３０によって多板クラ
ッチ３２が押され、多板クラッチ３２のリテーニングプ
レート３５が圧縮変形して第１プレート群３３および第
２プレート群３４が軸り方向へと移動しつつ、双方の摩
擦面をお互いに摺動させて初期の保合を開始する。なお
、このときの状態図を第２図に示す。

こうした保合過渡期には、前述したように、伝達トルク
Ｔと滑り回転数Ｒの積（ＴｘＲ）に比例した熱量Ｑが発
生して不具合であるが、本実施例の構成では、クラッチ
ピストン３０の作動によって多板クラッチ３２の第２プ
レート群３４が移動すると県ングギア２２に形成した連
通路３６〜３９が開かれるようになっているので、潤滑
油路２５から遊星歯車２０内部に流入した潤滑油を、連
通路３６〜３９を介して多板クラッチ３２へと供給でき
、保合過渡期の発熱Ｑを抑えることができる。

（ｂ）一方、多板クラッチ３２の保合を要しない変速状
態の場合には、図外のバルブを閉じ、油圧室Ｐの圧力を
ゼロにして、第１プレート群３３と第２プレート群３４
との保合を解除するが、この際に、第２プレート群３４
がリテーニングプレート３５の弾発力により初期位置（
第１図の位置）に戻されるので、第２プレート群３４の
プレート端によって、連通路３６〜３９の一端側聞ロ３
６ａ〜３９ａが閉鎖される。

したがって、多板クラッチ３２の非係合時には、潤滑油
が供給されないから、第１プレート群３３と第２プレー
ト群３４との摩擦面間に働く粘性抵抗を、残留潤滑油程
度に微小にでき、引きずりトルク（ｄｒａｇ　ｔｏｒｑ
ｕｅニドラグトルク）を抑制することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、リングギア２２
に形成した連通路３６〜３９を、クラッチピストン３０
の作動／非作動に伴う第２プレート群３４の動きによっ
て開閉できるように構成したので、第３図のグラフに示
すように、多板クラッチ３２に供給する潤滑油の量を保
合過渡期に多く、且つ、非保合時に少なくでき、その結
果、保合過渡期における冷却作用を得つつ、多板クラッ
チ３２の非保合時におけるドラグトルク抑制を図ること
ができる。

第４〜８図は本発明の第２実施例を示す図であり、請求
項２に係る自動変速機の多板式クラッチ潤滑機構の実施
例を示す図である。

第４図ないし第４図の要部詳細を示す第５図において、
４０は自動変速機のケース、４１はクラッチピストン、
４２はリターンスプリング、４３はオイルシールであり
、クラッチピストン４１には、油圧室４４に面した一方
側面４１ａと湿式多板クラッチ４５に面した他方側面４
１ｂとの間を連通ずる油路４６が形成され、また、一方
側面４１ａには油路４６の円形開口部４６ａを閉鎖可能
なバルブ機構（閉鎖手段）４７が取り付けられている。

第６図はバルブ機構４７の詳細図で、バルブ機構４７は
、板ハネ４７ａと、板バネ４７ａの一端に取り付けられ
た円錐状のニードル弁４７ｂとからなり、板バネ４７ａ
の他端をリベット４７ｃによりクラッチピストン４１の
一方側面４１ａに固定して構成し、ニードル弁４７ｂと
油路４６の開口部４６ａとを対向させるとともに、仮バ
ネ４７ａのバネ力により、開口部４６ａとニードル弁４
７ｂとの間を僅かに離隔させておく。

このような構成において、油圧室４４に対してクラッチ
締結用の作動油を供給し、油圧室４４の圧力（クラッチ
締結圧）を高めていくと、（イ）圧力上昇直後、（ロ）
圧力上昇過渡期、および（ハ）最大圧力時のそれぞれに
おいて、以下のような作用が得られる。

（イ）第７図（ａ）において、油圧室４４内の圧力上昇
が極値かな値であるから、板バネ４７ａを変形させるに
至らず、開口部４６ａとニードル弁４７ｂとの間隙およ
び油路４６を通って油圧室４４内の作動油が僅かに多板
クラッチ４５に供給される。

（ロ）第７図（ｂ）において、油圧室４４の圧力が上昇
すると、仮バネ４７ａが変形をはしめ、この変形に伴っ
てニードル弁４７ｂが開口部４６ａに接近していく。こ
の際、開口部４６ａとニードル弁４７ｂの間隙は維持さ
れており、油圧室４４の加圧された作動油が油路４６を
通って油圧室４４に多量に供給される。

（ハ）第７図（Ｃ）において、油圧室４４の圧力が最大
になって多板クラッチ４５が締結すると、板バネ４７ａ
が充分に変形し、ニードル弁４７ｂが開口部４６ａに着
座して開口部４６ａが完全に閉鎖される。

すなわち、クラッチ締結信号（図外のクラッチ締結圧バ
ルブを作動させる信号）がオフ（非作動）からオン（作
動）へと変化する際の油圧室４４内圧変化を示す第８図
において、油圧室４４内圧はクラッチ締結圧信号のオフ
からオンへの変化直後に僅かに上昇しくＶ　１　）　、
このとき、油路４６を若干の作動油が通過し、そして、
内圧が上昇し続け（■２）でいく間、油路４６を通過す
る作動油も増加し、内圧が最大値（ｍａｘ）に達すると
、油路４６が閉鎖されて、通過作動油がゼロになる。

以上述べたように、本実施例では、保合過渡期には油路
４６を解放し、多板クラッチ４５に作動油を供給してそ
の発熱を抑制できる効果が得られ、また、多板クラッチ
４５の非保合時には、通常、油圧室４４に作動油が供給
されないようになっているから、多板クラッチ４５にも
作動油が供給されず、多板クラッチ４５のドラグトルク
を抑制できる効果も共に得られる。

さらにまた、保合時には油路４６を閉鎖して油圧室４４
内の圧力損失を防止でき、オイルポンプの動力損失を低
減できる効果も得られる。

第９〜１２図は本発明の第３実施例を示す図であり、請
求項３に係る自動変速機の多板式クラッチ潤滑機構の実
施例を示す図である。

第９図において、５０はクラッチピストン、５１はリタ
ーンスプリング、５２は湿式多板クラッチ、５３はクラ
ッチドラムであり、クラッチドラム５３には、潤滑油吐
出ポートとしてのポート５４が形成されている。ポート
５４はその一端側が電磁切換弁５５に連通し、他端側か
多板クラッチ５２を臨むように開口している。

電磁切換弁５５は電磁遮断弁として機能し、信号発生回
路５６からの切換信号Ｓ１に応答して閉状態から開状態
に油路を切り換えるもので、開状態時に、潤滑油圧発生
源（図示路）からの潤滑油をポート５４に供給する。

信号発生回路５６は制御手段として機能し、自動変速機
のレンジ検出回路５７（例えばインヒビタースイッチ）
からのレンジ信号（前記多板クラッチ５２がロー＆リバ
ースブレーキであれば、■レンジ信号またはＲレンジ信
号）を受信すると、該受信時点から所定の時間（ｔ）、
切換信号Ｓ１を出力し続ける。上記所定の時間（１）は
、多板クラッチ５２の保合過渡時間に相当する。

次に、作用を説明する。第１０図の動作シーケンス図に
おいて、まず、レンジ検出回路５７からのレンジ信号を
読み込み（ステップＰ１）、例えば■レンジまたはＲレ
ンジへの切換えを判別する（ステップＰ２）。

切換え有り（ＹＥＳ命令）の場合には、切換信号Ｓ１を
出力して（ステップＰ３）電磁切換弁５５を開状態に切
り換え、変速終了を検出しくステップＰ４）、または、
所定の時間（１）経過を検出すると、切換信号Ｓ１の出
力を停止しくステップＰ５）、電磁切換弁５５を閉状態
に切り換える。

したがって、第１１図のタイミングチャートに示すよう
に、■レンジ（またはＲレンジ）への切り換え直後から
、多板クラッチ５２の保合過渡期間に相当する時間（１
）だけ、切換信号Ｓ１を出力して電磁切換弁５５を開状
態とすることができ、その間、ポート５４を介して多板
クラッチ５２に潤滑油を供給することができる。その結
果、発熱が問題となる多板クラッチ５２の保合過渡期間
のみ潤滑油を供給でき、非保合時および完全係合時の潤
滑油供給を共に禁止して、非保合時のドラグトルク抑制
（第１２図参照）および完全係合時のオイルポンプ（潤
滑油発生源）損失を減少させることができる。

なお、第１３〜１６図に示すように、クラッチピストン
６０にオリフィス通路６１を形成することも考えられる
。すなわち、第１３図において、クラッチピストン６０
の両面を貫通して長さＬｌ、内径ｄ１のオリフィス通路
６１を形成する。オリフィス通路６１は油圧室６２例の
開口端６１ａをクラッチピストン６０の内周側に、多板
クラッチ６３側の開口端６１ｂをクラッチピストン６０
の外周側に配置する。また、Ｌｌおよびｄｌの関係は（
Ｌ　Ｌ　／ｄ　１　＞１０）とするのが望ましい。

このようにすると、油圧室６２内の作動油がクラッチピ
ストン６０の回転遠心力によって、オリフィス通路６１
から多板クラッチ６３へと供給されるので、多板クラッ
チ６３を冷却できる効果が得られる。

ところで、作動油温が低い車両の始動時（あるいは低負
荷、低回転時）には多板クラッチ６３の発熱量が小さい
から、むしろオイルポンプの損失を低減する観点から多
板クラッチ６３への作動油供給を行わない方が好ましい
。この実施例では、作動油の粘度が高い（一般に、低負
荷、低回転または低温時に粘度高い）場合には、オリフ
ィス通路６１を通過する油量が制限されるので、オイル
ポンプの損失を低減できる。

すなわち、オリフィス通路６１を通過する作動油量は、
第１４図に示すように、油温の上昇に伴って増大しく同
図（ａ））、油圧室６２内圧の上昇に伴って増大しく同
図（ｂ））またはクラッチピストン６０の回転上昇に伴
って増大する（同図（Ｃ））。

したがって、多板クラッチ６３の摩擦材が焼損しやすい
、高負荷、高回転または高油温時において、同図（ｄ）
に示すように、多板クラッチ６３に充分な作動油を供給
でき、焼損を防止できるとともに、低温、低回転または
低負荷時に、オリフィス油量を減少してオイルポンプ損
失を低減できる。

なお、この実施例は、第１５図ないしは第１６図のよう
にも変形できる。すなわち、第１５図において、多板ク
ラッチ７３を構成するドライブプレート７４の内周部に
油入７５を形成すれば、オリフィス通路６１からの作動
油を均一に多板クラッチ７３に行き渡らせることかでき
る。また、第１６図において、クラッチピストン８０に
連通口８１を形成し、この連通口８１内部に中実部材８
２を挿入して、連通口８１内壁と中実部材８２外壁との
間の隙間をオリフィス通路として使用する。中実部材８
２の断面形状としては、第１７図（ａ）〜（Ｃ）に例示
するように種々のものが考えられる。このようにすると
、簡単な加工でオリフィス通路を作ることができ、しか
も組立を容易にできる効果が得られる。

（効果） 本発明によれば、多板クラッチの保合過渡期のみに潤滑
油を供給することができ、冷却性能を維持しつつ、ドラ
グトルクを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係る自動変速機の多板式クラッチ
潤滑機構の第１実施例を示す図であり、第１図はその構
成図、第２図はその保合時の動作状態図、第３図はその
保合時と非保合時の潤滑油量を示すグラフである。第４
〜８図は本発明に係る自動変速機の多板式クラッチ潤滑
機構の第２実施例を示す図であり、第４図はその構成図
、第５図はその要部の構成図、第６図はそのバルブ機構
の詳細図、第７図Ｃａ）〜（Ｃ）はその保合開始直後、
係合過渡期および保合完了時のそれぞれの作用説明図、
第８図は第７図のタイミングチャートである。第９〜１
２図は本発明に係る自動変速機の多板式クラッチ潤滑機
構の第３実施例を示す図であり、第９図はその構成図、
第１０図はその動作シーケンス図、第１１図はそのタイ
ミングチャート、第１２図はそのドラグトルク低減効果
を示すグラフである。第１３〜１７図は好ましい他の実
施例を示す図であり、第１３図はその構成図、第１４図
（ａ）〜（ｄ）はその作用を説明するためのグラフ、第
１５図はその好ましい他の構成図、第１６図はその好ま
しいさらに他の構成図、第１７図（ａ）〜（Ｃ）はその
中実部材の断面形状をそれぞれ例示する図である。第１
８〜２０図は従来の自動変速機の多板式クラッチ潤滑機
構を示す図であり、第１８図はその構成図、第１９図は
その供給潤滑油量と冷却能力の関係を示すグラフ、第２
０図はその供給潤滑油量とドラグトルクの関係を示す図
である。 ２２・・・・・・リングギア（支持部材）、２９・・・
・・・タラノチドラム、 ３３・・・・・・第１プレート群、 ３４・・・・・・第２プレート群、 ３６ａ〜３９ａ・・・・・・一端側開口（潤滑油噴出口
） ４１・・・・・・クラッチピストン、 ４１ａ・・・・・・一方側面、 ４１ｂ・・・・・・他方側面、 ４４・・・・・・油圧室、 ４５・・・・・・湿式多板クラッチ、 ４６・・・・・・油路、 ４７・・・・・・パルプ機構（閉鎖手段）、５２・・・
・・・湿式多板クラッチ、 ５４・・・・・・ポート（潤滑油吐出ボート）、５５・
・・・・・電磁切換弁（電磁遮断弁）、５６・・・・・
・信号発生回路（制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の軸回りに回転するクラッチドラムと、該ドラ
   ム内面に係合するとともに、前記軸方向に移動可能な第
   １プレート群と、該第１プレート群のプレート各間に介
   在する第２プレート群と、該第２プレート群を前記軸方
   向への移動を許容して支持する支持部材と、を備え、前
   記支持部材に少なくともひとつの潤滑油噴出口を形成し
   、前記第２プレート群の移動に伴って、該噴出口を開閉
   可能に構成したことを特徴とする自動変速機の多板式ク
   ラッチ潤滑機構。 ２）一方側面に油圧室を画成するとともに、他方側面に
   湿式多板クラッチを配置するクラッチピストンを備え、
   該クラッチピストンの一方側面から他方側面へ連通する
   油路を形成するとともに、油圧室内の圧力が上昇すると
   該油路を閉鎖する閉鎖手段を設けたことを特徴とする自
   動変速機の多板式クラッチ潤滑機構。 ３）湿式多板クラッチを臨む潤滑油吐出ポートと、該吐
   出ポートと潤滑油供給源との間に介在する電磁遮断弁と
   、多板クラッチの摩擦係合過渡期に電磁遮断弁を作動さ
   せる制御手段と、を備えたことを特徴とする自動変速機
   の多板式クラッチ潤滑機構。